import java.util.Queue;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Stack;

public class QueueStackAndCircularQueue {

    // 直接用java内部的实现
    // 其实内部就是双向链表，常数操作慢
    public static class Queue1 {

        // java中的双向链表LinkedList
        // 单向链表就足够了
        public Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();

        // 调用任何方法之前，先调用这个方法来判断队列内是否有东西
        public boolean isEmpty() {
            return queue.isEmpty();
        }

        // 向队列中加入num，加到尾巴
        public void offer(int num) {
            queue.offer(num);
        }

        // 从队列拿，从头拿
        public int poll() {
            return queue.poll();
        }

        // 返回队列头的元素但是不弹出
        public int peek() {
            return queue.peek();
        }

        // 返回目前队列里有几个数
        public int size() {
            return queue.size();
        }

    }

    // 实际刷题时更常见的写法，常数时间好
    // 如果可以确定加入操作的总次数不超过n，那么可以用
    // 一般笔试、面试都会有一个明确数据量，所以这是最常用的方式
    public static class Queue2 {

        public int[] queue;
        public int l;
        public int r;

        // 加入操作的总次数上限是多少，一定要明确
        public Queue2(int n) {
            queue = new int[n];
            l = 0;
            r = 0;
        }

        // 调用任何方法之前，先调用这个方法来判断队列内是否有东西
        public boolean isEmpty() {
            return l == r;
        }

        public void offer(int num) {
            queue[r++] = num;
        }

        public int poll() {
            return queue[l++];
        }
        // ?
        // l...r-1 r
        // [l..r)
        public int head() {
            return queue[l];
        }

        public int tail() {
            return queue[r - 1];
        }

        public int size() {
            return r - l;
        }

    }

    // 直接用java内部的实现
    // 其实就是动态数组，不过常数时间并不好
    public static class Stack1 {

        public Stack<Integer> stack = new Stack<>();

        // 调用任何方法之前，先调用这个方法来判断栈内是否有东西
        public boolean isEmpty() {
            return stack.isEmpty();
        }

        public void push(int num) {
            stack.push(num);
        }

        public int pop() {
            return stack.pop();
        }

        public int peek() {
            return stack.peek();
        }

        public int size() {
            return stack.size();
        }

    }

    // 实际刷题时更常见的写法，常数时间好
    // 如果可以保证同时在栈里的元素个数不会超过n，那么可以用
    // 也就是发生弹出操作之后，空间可以复用
    // 一般笔试、面试都会有一个明确数据量，所以这是最常用的方式
    public static class Stack2 {

        public int[] stack;
        public int size;

        // 同时在栈里的元素个数不会超过n
        public Stack2(int n) {
            stack = new int[n];
            size = 0;
        }

        // 调用任何方法之前，先调用这个方法来判断栈内是否有东西
        public boolean isEmpty() {
            return size == 0;
        }

        public void push(int num) {
            stack[size++] = num;
        }

        public int pop() {
            return stack[--size];
        }

        public int peek() {
            return stack[size - 1];
        }

        public int size() {
            return size;
        }

    }

    // 设计循环队列
    // 测试链接 : https://leetcode.cn/problems/design-circular-queue/
    class MyCircularQueue {

        public int[] queue;

        public int l, r, size, limit;

        // 同时在队列里的数字个数，不要超过k
        public MyCircularQueue(int k) {
            queue = new int[k];
            l = r = size = 0;
            limit = k;
        }

        // 如果队列满了，什么也不做，返回false
        // 如果队列没满，加入value，返回true
        public boolean enQueue(int value) {
            if (isFull()) {
                return false;
            } else {
                queue[r] = value;
                // r++, 结束了，跳回0
                r = r == limit - 1 ? 0 : (r + 1);
                size++;
                return true;
            }
        }

        // 如果队列空了，什么也不做，返回false
        // 如果队列没空，弹出头部的数字，返回true
        public boolean deQueue() {
            if (isEmpty()) {
                return false;
            } else {
                // l++, 结束了，跳回0
                l = l == limit - 1 ? 0 : (l + 1);
                size--;
                return true;
            }
        }

        // 返回队列头部的数字（不弹出），如果没有数返回-1
        public int Front() {
            if (isEmpty()) {
                return -1;
            } else {
                return queue[l];
            }
        }

        public int Rear() {
            if (isEmpty()) {
                return -1;
            } else {
                int last = r == 0 ? (limit - 1) : (r - 1);
                return queue[last];
            }
        }

        public boolean isEmpty() {
            return size == 0;
        }

        public boolean isFull() {
            return size == limit;
        }

    }

}